ID.nl logo
Zekerheid & gemak

Stator, rotor en freewheel: zo werkt een e-bike

De belangrijkste onderdelen waarop een elektrische fiets zich onderscheidt van de traditionele stadsfiets zijn de accu en de motor. Beiden kunnen niet zonder elkaar en zijn van essentieel belang bij de elektrische aandrijving van een e-bike. Maar hoe werken die onderdelen precies en hoe zorgen ze ervoor dat de elektrische fiets in beweging komt? In dit artikel leggen we het je haarfijn uit.

PCM heeft samen met onze collega's van Computer!Totaal en Kieskeurig.nl een grote test van e-bike-accu's gedaan. De resultaten zijn nu gratis te downloaden.

De accu zorgt voor de stroomtoevoer van de elektromotor in de e-bike en zit achterop bij de bagagedrager of in het frame van de fiets verwerkt. De accu is opgebouwd uit meerdere accucellen, die met elkaar verbonden zijn en samen de capaciteit van de accu bepalen. Deze capaciteit wordt uitgedrukt in wattage per uur. Hoe hoger deze waarde, hoe langer de fiets meegaat op één acculading en/of hoe groot de actieradius van een e-bike is. Uiteraard hangt het verbruik ook af van het gebruik en de overige onderdelen van de fiets, zoals de typen sensoren en het soort motor.

Soort accu

De meest gebruikte soort accu in een e-bike is de Lithium-ion-batterij (kortweg: Li-ion). Door de hoge energiedichtheid kunnen deze accu’s meer stroom opslaan, terwijl het gewicht van de batterij beperkt is. Dat zorgt er weer voor dat een elektrische fiets langer meegaat op één acculading.

Ander typen accu zijn de Nikkel Methaalhydride (Nimh) en de Lithium-ion-polymeer (LiPo). De Nimh-accu is relatief groot en ontlaadt snel, vandaar dat dit type nauwelijks meer verkrijgbaar is. De LiPo-accu komt steeds vaker voor en is eigenlijk de verbeterde versie van de Li-ion omdat hij langer meegaat op één acculading. Ze zijn ook een stuk duurder.

Sensoren

E-bikes zijn uitgerust met één of meerdere sensoren. Deze sensoren bepalen wanneer de motor zijn werk moet doen, maar ook de mate van ondersteuning tijdens de fietstocht. De meest bekende typen zijn de trapkrachtsensor en de rotatiesensor.

Een rotatiesensor zit op elke e-bike en registreert of de trappers van een fiets worden gebruikt. Dit is voor de motor het signaal om ondersteuning te bieden. Het voordeel is dat de gebruiker direct ondersteuning krijgt tijdens het optrekken. In combinatie met het rijprogramma wordt uiteindelijk de ondersteuning door de motor bepaald.

Een trapkrachtsensor geeft door hoeveel kracht er op de pedalen wordt gezet. Het type programma dat de fietser kiest en de kracht die uitgeoefend wordt op de trappers, bepaalt uiteindelijk hoeveel ondersteuning de motor geeft. Daarbij geldt: hoe harder de fietser trapt, hoe hoger de snelheid. De sensor zorgt voor een heel natuurlijk gevoel van fietsen, wat met name fijn is in heuvelachtige gebieden. Deze sensor is doorgaan wat duurder dan een rotatiesensor en vraagt wat meer van de accu, waardoor de actieradius van de fiets wat lager ligt.

Sommige e-bikes hebben ook een snelheidssensor die voor een nauwkeurige afstelling van je snelheid zorgt. Een elektrische fiets biedt namelijk maar tot een snelheid van maximaal 25 kilometer per uur aan ondersteuning.

Borstelloze elektromotor

E-bikes maken gebruik van een zogenoemde borstelloze elektromotor. Deze is opgebouwd uit twee hoofdgedeelten: de stator en de rotor. De stator zit vast aan het frame van de fiets, de rotor is het deel dat kan draaien. De rotatie is mogelijk doordat beide onderdelen zijn uitgerust met magnetisch materiaal. Daarbij trekt de magneet in het vaste gedeelte (stator) de magneet in het draaiende gedeelte (rotor) telkens naar zich toe. Om te zorgen dat de rotor vervolgens niet tot stilstand komt vanwege de magnetische aantrekkingskracht, moeten de magneet in de stator van polariteit veranderen zodat de beweging gecontinueerd wordt.

Om de polariteit te veranderen, moet een van de magneten een elektromagneet zijn in de vorm van een spoel van koperdraad. Als daar stroom doorheen loopt, ontstaat er magnetische kracht. Als de stroomrichting wordt omgedraaid door middel van wisselstroom, verandert de elektromagneet ook van polariteit. Door deze techniek, maakt de rotor (het ronddraaiende gedeelte) dus een continue beweging. De rotor zit vast aan het wiel, waardoor de e-bike in beweging komt.

Plaats motor

De motor van een e-bike kan op drie verschillende plekken in een fiets zitten: het voorwiel, in het midden bij de trapas, of in het achterwiel. De motortechniek van de drie verschillende typen is grotendeels hetzelfde, al is er één belangrijk verschil: bij een naafmotor (in voor- en achterwiel) draait de rotor met de permanente magneet om het magnetisch veld van de stator heen, terwijl bij de middenmotor de permanente magneet juist binnen de stator draait.

Freewheel

Een e-bike is niet alleen maar elektrisch aangedreven: dankzij de combinatie van elektriciteit en spierkracht onderscheidt de elektrische fiets zich van bijvoorbeeld een snor- of bromfiets. Dit is mogelijk dankzij het freewheel bij het achterwiel. Deze zorgt ervoor dat de beweging die door de elektromotor tot stand komt wordt gescheiden van de beweging die de fietser zelf maakt. Dit is mogelijk doordat de ene helft van het freewheel aan de rotor vastzit, terwijl de andere helft verbonden is met de achterste tandwielen. Het voortandwiel drijft via de ketting de achtertandwielen aan. Het trapmechanisme kan op die manier volledig losstaan van de rotor.

De e-bike onderscheidt zich dus dankzij een slim staaltje elektrotechniek van een traditionele stadsfiets. De ontwikkeling van deze onderdelen gaat snel en daardoor worden e-bikes steeds geavanceerder en kunnen elektrische fietsen steeds meer kilometers afleggen met één aaculading.

Download hier de gratis PDF met de testresultaten van de E-bike Accutest.

▼ Volgende artikel
Column: De PlayStation 6 mag nog jaren op zich laten wachten
Huis

Column: De PlayStation 6 mag nog jaren op zich laten wachten

De PlayStation 6 zou wel eens pas ergens na 2028 uit kunnen komen, zo claimde een analist onlangs. Dat betekent dat we minstens acht jaar met de PlayStation 5 opgescheept zitten. Maar niet getreurd: dat is juist goed nieuws voor de gemiddelde gameliefhebber.

Dat de PlayStation 6 in ontwikkeling is bij Sony, mag voor zich spreken. Nadat een nieuwe spelcomputer is uitgekomen, beginnen consolebedrijven vaak al snel met de research voor diens opvolger. Onderzoek naar de juiste specificaties en features van consoles beslaat vaak meerdere jaren, om nog maar te zwijgen over het maken van afspraken met bedrijven die de componenten daadwerkelijk leveren, en natuurlijk het produceren ervan.

Het is dan ook waarschijnlijk dat de specificaties van de PlayStation 6 al geruime tijd vastliggen, en dat Sony intern ook een schatting heeft gemaakt voor een releaseperiode voor de langverwachte console. Misschien was het bedrijf er zelfs van overtuigd dat het de console volgend jaar uit zou kunnen brengen.

Watch on YouTube

Verlengde levenscyclus

Onlangs meldde MST Financial-analist David Gibson dat Sony nu echter overweegt om de PS6 pas ergens na 2028 te leveren. “Sony verwacht dat de levenscyclus van de PlayStation 5 wordt verlengd, en dat de PlayStation 6-release langer op zich laat wachten dan de meesten voorspellen.” Dat zou betekenen dat de PS6 misschien pas ergens in 2029 of zelfs later in de winkels ligt.

De eerdere voorspellingen van ingewijden mikten voorheen vooral op eind 2027 of in de loop van 2028, op basis van wanneer de productie oorspronkelijk zou beginnen. De PlayStation 5 kwam in het najaar van 2020 uit, dus dat zou de console al een levenscyclus van ruim zeven jaar geven voordat de opvolger op de markt komt. Dat is in principe een zeer ruime levensloop voor een spelcomputer, en een release in 2027 of 2028 zou dan ook volkomen logisch zijn.

©PXimport

Stijgende RAM-prijzen

Maar de wereld houdt geen rekening met consolereleases, en gezien de huidige ontwikkelingen is de komst van een PlayStation 6 in 2027 of 2028 helemaal niet zo logisch meer. Dat heeft voor een groot deel te maken met de prijzen van RAM (Random Access Memory), die steeds hoger oplopen. RAM is namelijk in grote getale nodig om de alsmaar populairder wordende AI-assistenten als ChatGPT en Gemini draaiende te houden.

Als gevolg daarvan wordt RAM steeds schaarser en dus duurder, en laten spelcomputers nu ook net RAM nodig hebben. In deze periode een nieuwe spelcomputer uitbrengen zou dan ook betekenen dat de prijs van de console mogelijk erg hoog komt te liggen, wat de verkoop niet bepaalt stimuleert. Een dergelijke ‘valse’ start van de levenscyclus van een spelcomputer is iets dat veel bedrijven willen vermijden.

Ook de importheffingen die de Amerikaanse president Donald Trump op producten die buiten de Verenigde Staten worden gemaakt doorvoert, zorgen voor veel onzekerheid. Eerder moesten de prijzen van diverse spelcomputers, waaronder de PlayStation 5, al stijgen om dit op te vangen. Trump is – unieke politieke ontwikkelingen buiten beschouwing gelaten – de komende jaren nog aan de macht, dus ook dat maakt het uitbrengen van een nieuwe console bepaald geen veilige onderneming. De komende jaren een console lanceren is kortom dus een gigantisch risico, dat Sony volgensgeruchten zo klein mogelijk wil houden.

Trage consolegeneratie

Sony hoopt wellicht dat de economie eind dit decennium kalmeert. Dat zou echter wel betekenen dat we nog meerdere jaren op de komst van de PlayStation 6 moeten wachten. Wat mij betreft is dat niet iets om over te treuren, maar juist goed nieuws. Het geeft ontwikkelaars namelijk de kans om echt alles uit de PlayStation 5 te halen. Een kans die ze hopelijk met beide handen aangrijpen.

Hoewel de PS5 in november van 2020 uitkwam – ruim vijf jaar geleden – heb ik nog altijd het gevoel dat deze consolegeneratie nog maar net is begonnen. De generatie kwam sowieso vrij traag op gang, omdat deze middenin de coronapandemie viel. Dat was ook voor spelontwikkelaars een ingewikkelde tijd waarin halsoverkop naar thuiswerkmogelijkheden gekeken moest worden, waardoor veel games die in ontwikkeling waren vertraging op liepen.

Sony’s eigen game-line-up is de afgelopen vijf jaar ook wat karig geweest. Dat heeft deels te maken met een focus op liveservicegames, waarbij diverse projecten die bij Sony’s meest prominente studio’s in ontwikkeling waren uiteindelijk werden geannuleerd. Denk bijvoorbeeld aan de The Last of Us-multiplayergame die na jaren productie in de prullenbak werd gegooid.

Daarbij is de ‘cross-generation’-periode van deze generatie uitzonderlijk lang. Nog altijd komen diverse games niet alleen op PlayStation 5, maar ook op PlayStation 4 uit. Nu is dat iets wat in de toekomst alleen maar vaker voor zal komen – de grenzen tussen consolegeneraties vervagen en daarmee is het ook makkelijker om de prestaties van games terug of juist op te schalen.

Toch zorgt het er ook voor dat er onder gamers een gevoel groeit dat nog lang niet het uiterste uit de PS5 is gehaald. Er is méér met dat apparaat mogelijk, vooral met de bestaande PS5 Pro in het achterhoofd. Een verlengde levenscyclus voor de console geeft ontwikkelaars de kans om een aantal schitterende spellen af te leveren in de laatste jaren van de spelcomputer – de ontwikkeltijd van games wordt immers ook steeds langer. Met toppers als Grand Theft Auto 6, The Witcher 4 en Intergalactic: The Heretic Prophet nog in het verschiet, is er meer dan genoeg potentie om het de komende jaren uit te zingen met de PS5.

Niet zonder risico’s

Natuurlijk brengt het uitstellen van een consolelancering ook risico’s met zich mee, zowel voor Sony als voor de consument. Het is namelijk helemaal niet zeker dat de wereldeconomie er eind dit decennium beter voor staat. Daarnaast zet het Sony voor een moeilijke keuze: gooit het jaren aan research voor de PS6 weg om de console eind dit decennium met moderne specificaties uit te kunnen brengen, of behoudt het simpelweg de huidige specs zodat deze op release mogelijk al deels zijn verouderd?

De eventuele keuze om de PlayStation 6 uit te stellen zal dan ook niet over één nacht ijs gaan. Het is aan de goedbetaalde mensen in topposities binnen het bedrijf om die knoop door te hakken. Maar puur vanuit mijn eigen, egoïstische liefde voor games gezien, heb ik er totaal geen moeite mee om nog een jaar of drie, vier op de PlayStation 5 te spelen. Laat maar eens zien wat die console nog kan, en blaas ons in 2029 of 2030 weg met een nieuwe consolegeneratie die écht een flinke technologische stap zet!

▼ Volgende artikel
Code geel en oranje wegens ijzel: zo check je of jouw route al gestrooid is
© Rijkswaterstaat
Huis

Code geel en oranje wegens ijzel: zo check je of jouw route al gestrooid is

Het is weer #codegeel en #codeoranje wegens gladheid door ijzel. Moet je toch de weg nog op? Via een online kaart van Rijkswaterstaat zie je live waar strooiwagens rijden en op welke wegen net is gestrooid.

Ga je naar Rijkswaterstaatstrooit.nl, dan krijg je een interactieve kaart van Nederland te zien. Op die kaart bewegen kleine icoontjes die de actieve strooiwagens voorstellen. De gegevens worden voortdurend bijgewerkt, waardoor je vrijwel live ziet waar op dat moment wordt gestrooid.

Naast de voertuigen vallen de gekleurde lijnen op de wegen op. Een paarse lijn betekent dat er in de afgelopen zes uur zout is gestrooid. Zo kun je zelf een inschatting maken of jouw route redelijk begaanbaar zal zijn of dat je éxtra moet opletten.

©Rijkswaterstaat

Zo lees je de strooikaart

De kaart laat zien wat er nu en in de afgelopen zes uur op de weg is gebeurd, inclusief strooiacties, wegdektemperaturen en radarbeelden. Kijk je vooruit, dan toont de kaart een verwachting tot twee uur met de voorspelde verwachte radarbeelden en wegdektemperaturen. Goed om te weten: je kunt niet vooruitkijken om te zien waar de strooiwagens gaan rijden.

Wegtemperatuur

De kaart laat meer zien dan alleen strooiwagens. Op veel plekken vind je ook de actuele wegdektemperatuur. Die metingen komen van 330 meetpunten verspreid over het hele land. Dat is relevant, omdat het asfalt vaak al onder nul kan zijn terwijl de buitentemperatuur dat nog niet is. Gaat het sneeuwen of regenen op wegdek dat al beneden nul is, dan neemt de kans op gladheid toe. Is de temperatuur nu nog boven het vriespunt? Kijk dan zeker even vlak voordat je vertrekt. Vanaf een uur of drie 's middags daalt de temperatuur namelijk meestal. En een wegdek dat nu net boven nul is, kan dan ineens zomaar weer kouder zijn. Als het dan gaat regenen, moet je echt uitkijken.

©Rijkswaterstaat

Dinsdag 3 februari, 14:30 uur: in het noordoosten van Groningen duikt de temperatuur van het wegdek al onder het vriespunt.

Neerslag

Links op de kaart zie je ook nog een icoontje van een regenwolk met een zonnetje erachter. Klik je daar op, dan krijg je actuele beelden te zien van de neerslagradar van het KNMI. Je ziet niet alleen waar de neerslag valt, maar ook of er veel of weinig valt. Dit neerslagbeeld wordt elke vijf minuten opnieuw samengesteld.

De weg op? Doe het veilig!

Door voor vertrek de strooikaart te checken, vergroot je de veiligheid onderweg. Of, anders gezegd, je verkleint het risico. Wat je zelf nog kunt doen? Controleer de bandenspanning. Bij kou daalt de luchtdruk, niet alleen buiten maar ook in je banden, wat invloed heeft op de grip. Kijk daarnaast of je voldoende ruitensproeiervloeistof hebt en of die bestand is tegen vorst; daar bestaan verschillende gradaties in. Leg voor de zekerheid ook een zaklamp en een warme deken in de auto. Een powerbank is eveneens handig. Mocht je vast komen te staan, dan blijf je in ieder geval warm en heb je genoeg stroom om je smartphone een paar uur te gebruiken.